تقنية السيارات الحديثة: الرادار في السيارات Automotive radar sensors

الرادار في السيارات Automotive radar sensors

ما هيا هذي الاجهزة

أجهزة استشعار رادارية السيارات هي المسؤولة عن الكشف عن الأجسام حول السيارة والكشف عن الحالات الخطرة (الاصطدامات المحتملة). وكشف الإيجابي الذي يمكن أن تستخدم لتحذير / تنبيه السائق أو في مستوى أعلى من التشغيل الآلي للمركبة للتدخل لدى الكبح وغيرها من الضوابط للسيارة من أجل منع وقوع حادث.

في نظام رادار للسيارات، واحدة أو أكثر من أجهزة استشعار رادار كشف عقبات حول السيارة وسرعتها النسبية للمركبة. واستنادا إلى إشارات كشف تولدها أجهزة الاستشعار، وحدة المعالجة يحدد الإجراءات المناسبة اللازمة لتجنب الاصطدام أو للحد من الأضرار (تخفيف الاصطدام).

في الأصل كلمة الرادار هو اختصار لكشف راديو وواسعة. طريقة القياس هو المسح النشط أي الرادار بإرسال إشارات الراديو ويتم تحليل الإشارة المنعكسة. المزايا الرئيسية للرادار هي انخفاض تكاليف والطقس الاستقلالية.

المعلومات الإخراج الأساسي للرادارات السيارات هي ما يلي:

كشف عن وجوه

الوضع النسبي للكائنات للمركبة

السرعة النسبية للكائنات للمركبة

وبناء على هذه المعلومات يمكن أن تنفذ وظائف على مستوى المستخدم التالية:

تنبيه السائق عن أي خطر محتمل

منع التصادم من خلال التدخل مع السيطرة على السيارة في المواقف الخطرة

تولي السيطرة الجزئية المركبة (على سبيل المثال، تثبيت السرعة التكيفي السيطرة)

مساعدة السائق في وقوف السيارة

ويمكن تقسيم عملية رادار في مهمتين رئيسيتين:

الكشف عن المسافة

كشف السرعة النسبية

الكشف عن المسافة التي يمكن أن يؤديها من خلال قياس مدة ذهابا وإيابا من إشارات الراديو. استنادا إلى سرعة الموجة في المتوسط، وسوف يستغرق وقتا معينا للإشارة المرسلة إلى السفر، أن تنعكس عن الهدف، والسفر إلى استقبال الرادار. من خلال قياس هذا الفاصل الزمني الذي إشارة قد سافر مسافة يمكن بسهولة أن تحسب.

مفهوم الكامنة في نظرية الكشف سرعة التحول تردد دوبلر. وهناك الموجة المنعكسة من جسم متحرك تجربة تغيير التردد، وهذا يتوقف على السرعة النسبية واتجاه حركة المصدر الذي أحال موجة والكائن الذي انعكس الموجة. إذا كان يمكن أن يقاس الفرق بين تردد الإشارة المرسلة وتردد إشارة وردت، ويمكن أيضا أن تحسب السرعة النسبية.

وفقا لنوع من نقل نظام الرادار يمكن أن يكون موجة مستمرة (CW) أو نابض. في الموجة المستمرة (CW) الرادارات، تبث إشارة عالية التردد وذلك عن طريق قياس الفرق تردد بين المرسلة وإشارة وردت (دوبلر التردد)، وسرعة الجسم العاكس يمكن تقدير جيد جدا.

التكنولوجيا الأكثر استخداما هي FM-CW (تردد التضمين موجة مستمرة). في رادارات FMCW، يتم استخدام الموجي منحدر أو الموجي رأى الأسنان لتوليد إشارة مع خطيا متفاوتة تردد في نطاق الوقت. والتضمين الإشارة المرسلة عالية التردد المنبعثة من أجهزة الاستشعار باستخدام F0 تردد، تردد تعديل التكرار هو وزير الخارجية، وتردد الانحراف ΔF. وينعكس إشارة الرادار بواسطة هدف، ورادار يتلقى الإشارة المنعكسة. إشارات ضربات ويتم الحصول من الإشارات المرسلة والواردة وتيرة ضربات يتناسب مع المسافة بين الهدف ورادار. السرعة النسبية والمسافة النسبية يمكن تحديد ذلك عن طريق قياس الترددات فوز.

في أبنية رادار نبضي، وتنتقل عدد من البقول ومن تأخير الوقت وتغيير عرض النبضة أن النبضات المرسلة سوف تشهد في ذهابا وإيابا، يمكن تقدير المسافة والسرعة النسبية للالكائن الهدف. نقل نبض ضيق في المجال الزمني يعني أن كمية كبيرة من السلطة يجب أن ينتقل في فترة قصيرة من الزمن. من أجل تجنب هذه المشكلة، انتشرت يمكن استخدام تقنيات الطيف.

هناك 4 نطاقات التردد الرئيسية المخصصة لتطبيقات الرادار، التي يمكن تقسيمها إلى فئتين فرعيتين: الفرقة 24 غيغاهرتز، والفرقة 77 غيغاهيرتز.

تتكون الفرقة 24 غيغاهيرتز من يومين نطاقات فرعية، واحدة حول 24.125GHz مع عرض النطاق الترددي حول 200MHZ، والآخر حول 24GHz مع عرض النطاق الترددي 5GHz. كل من هذه العصابات يمكن استخدامها لرادارات قصيرة / متوسطة المدى.

يتكون الفرقة 77 غيغاهرتز أيضا اثنين من النطاقات الفرعية، 76-77GHz لضيق النطاق رادار طويل المدى و77-81GHz لقصير المدى النطاق العريض الرادار.

كما يزيد من تردد، ويمكن استخدام أصغر حجم الهوائي. ونتيجة لذلك، عن طريق الذهاب نحو ترددات أعلى دقة زاوية يمكن أن تتعزز. وعلاوة على ذلك، من خلال زيادة تردد الناقل تردد دوبلر يزيد أيضا متناسبة مع سرعة هذا الهدف؛ ومن هنا باستخدام الترددات مم الموجة، قرارا سرعة أعلى يمكن أن يتحقق. يعتمد قرار مجموعة على عرض النطاق الترددي إشارة التضمين، يمكن أن الرادارات وبالتالي النطاق العريض تحقيق قرار نطاق أعلى، وهو مطلوب في تطبيقات الرادار قصير المدى. في الآونة الأخيرة، وتسعى السلطات القانونية للهجرة إلى مجموعة ملم الموجة من خلال فرض قيود على تصنيع وانبعاث القوة في فرقة 24GHz. ومن المتوقع أن أنظمة الرادار 24 غيغاهرتز سيتم تدريجيا في السنوات القليلة القادمة (على الأقل في دول الاتحاد الأوروبي). وهذه الخطوة تساعد في القضاء على مسألة عدم وجود تخصيص الترددات في جميع أنحاء العالم لرادارات السيارات، وتمكن هذه التكنولوجيا لتصبح متاحة بكميات كبيرة.

باستخدام الفرقة 77 جيجاهرتز لتطبيقات طويلة المدى وقصيرة المدى، يمكن استخدام الحلول نفس تكنولوجيا أشباه الموصلات في تنفيذ كل منهما. أيضا، يسمح ارتفاع انتاج الطاقة في هذا النطاق، بالمقارنة مع الفرقة رادار 24 غيغاهرتز. 76-77 غيغاهرتز و77-81 غيغاهرتز أجهزة استشعار رادارية هم معا قادرة على تلبية متطلبات أنظمة الرادار السيارات بما في ذلك المدى القصير والكشف عن وجوه بعيدة المدى. لتطبيقات الرادار قصير المدى، يجب أن تكون دقة عالية. ونتيجة لذلك، لا بد من عرض النطاق الترددي واسعة. لذلك، يتم تخصيص فرقة 77-81 غيغاهرتز لرادار قصير المدى (30-50m). طويل المدى نظام تثبيت السرعة التكيفي، وهي دقة أقل كافية. ونتيجة لذلك، عرض النطاق الترددي الضيق يمكن استخدامها. يتم تخصيص 76-77 غيغاهرتز لهذا التطبيق.

كما شرح للأعلاه تصنيف مجموعة المذكورة، وأنظمة الرادار السيارات يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات فرعية هي: قصيرة المدى ومتوسطة المدى وبعيدة المدى رادارات السيارات. للرادارات قصيرة المدى، فإن الجانب الرئيسي هو دقة مجموعة، في حين أن أنظمة الرادار متوسطة المدى وبعيدة المدى المعلمة الأداء الرئيسية هي اكتشاف مجموعة.

أنظمة قصيرة المدى ومتوسطة المدى رادار (مجموعة من عشرات الأمتار) تمكين العديد من التطبيقات مثل الكشف عن بقعة عمياء والتنبيهات قبل تحطم. ويمكن أن تستخدم أيضا لتنفيذ التطبيقات مساعد المربى "التوقف والذهاب" حركة المرور في حركة المرور في المدينة.

وتستخدم رادارات بعيدة المدى (مئات متر) في أنظمة التحكم في تثبيت السرعة التكيفي. يمكن لهذه الأنظمة توفير ما يكفي من الدقة والقرار حتى لسرعات عالية نسبيا.

في الوقت الحاضر أهم مصنعي المعدات الأصلية يمكن أن تدمج وظائف رادار في جهاز التكلفة الصغيرة والمنخفضة نسبيا. عندما ترقية بوش المنتج انفينيون خلال تطوير الجيل الثالث الرادار بعيدة المدى (يطلق عليها اسم، ضعيف الخيال، وLRR3)، فإن كلا من الدنيا ويتراوح الحد الأقصى لنظامها حصل على أفضل: انخفض نطاق الحد الأدنى من 2 متر ونصف المتر، وأقصى مدى النار 150-250 متر. وفي الوقت نفسه، تضاعفت زاوية الكشف إلى 30 درجة، ودقة القياسات الزاوية والمسافة زادت أربعة أضعاف. تفوق تنبع من عرض النطاق الترددي رادار أعلى بكثير تستخدم في النظم
التي تحتوي على رقائق القائمة على السيليكون. نقطة أخرى هو النظام الجديد الحجم فقط المدمجة 7.4 من 7 بنسبة 5.8 سم.

ويستخدم النظام أربعة هوائيات وعدسة بلاستيكية كبيرة لاطلاق النار أفران ميكروويف إلى الأمام، وأيضا الكشف عن أصداء، وفي الوقت نفسه تكثف وتيرة الانبعاثات ذهابا وإيابا على الفرقة 500 ميغاهيرتز. (لأن التعلية سريع جدا، وفرصة لاثنين أو أكثر من أجهزة الرادار التدخل منخفض للغاية.) النظام يقارن سعة ومراحل أصداء، إبراز كل سيارة ضمن مجموعة في حدود 10 سم في المسافة و 0.1 درجة في النزوح من محور الحركة. ثم فإنه يعمل بها السيارات التي تزداد أقرب أو أبعد باستخدام تأثير دوبلر. في كل شيء، يمكن للرادار تعقب 33 أهداف في وقت واحد.